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REDES DE SENSORES
INTEGRANTES:
JORGE ANTONIO GONZÁLEZ VELASCO
LUIS VINICIO CAÑIZARES ORMAZA
Grupo 1
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INTRODUCCIÓN
• El reciente avance en las
comunicaciones inalámbricas y la
electrónica ha habilitado el
desarrollo de redes de sensores
económicos. Las redes de sensores
pueden ser usadas para varias áreas
de aplicación (ej., salud, ejército,
hogar). En salud, los nodos de
sensores pueden también ser
desplegados para monitorear
pacientes y asistencia a inválidos.
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INTRODUCCIÓN
• Los recientes adelantos en las
comunicaciones inalámbricas y
electrónica han capacitado el
desarrollo de dispositivos de
bajo costo, baja potencia,
tamaño reducido y
comunicación en cortas
distancias.
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IDEAS PRINCIPALES
• El número de sensores en una
red sensorial puede variar en un
número mayor que los nodos de
una red ad hoc.
• Los nodos sensores son
densamente desplegados.
• Los nodos sensores son
propensos a fallas.
• La topología de una red de
sensores cambia muy
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frecuentemente.
IDEAS PRINCIPALES
• Los nodos de sensores
principalmente utilizan una
comunicación broadcast, mientras
que las redes ad hoc están basado
en comunicaciones punto a punto.
• Los nodos de sensores están
limitados en potencia, capacidad
computacional y memoria.
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ARQUITECTURA DE
COMUNICACIÓN DE REDES
DE SENSORES
• Los nodos sensores normalmente se esparcen en
un campo sensor como se muestra en la Figura:
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FACTORES DE DISEÑO
• Error de tolerancia.- Algunos nodos
de sensores pueden fallar o
bloquearse debido a la falta de
potencia, daño físico o interferencia
ambiental. El fracaso debido a los
nodos sensores no afecta la tarea
global de la red de sensores. La
tolerancia de error es la habilidad de
sostener las funciones de la red sin
ninguna interrupción debido a los
fracasos de un nodo sensor.
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FACTORES DE DISEÑO
• Escalabilidad- El número de nodos de
sensores desplegados en estudio puede
estar en el orden de centenares o miles.
Dependiendo de la aplicación, el número
puede alcanzar un valor extremo de
millones. Los nuevos esquemas deben ser
capaces de trabajar con este número de
nodos. Ellos también deben trabajar con la
alta densidad de redes de sensores. La
densidad puede ir de pocos nodos a
algunos cientos de nodos de sensores en
un área, qué puede estar a menos de 10 m
de diámetro.
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FACTORES DE DISEÑO
• Costos de producción - Las redes
sensoriales consisten de gran número de
nodos sensores, el costo de cada nodo es
importante justificarlo por el costo global
de la red. Si el costo de la red es más cara
que si desplegamos sensores
tradicionales, quizás la red de sensores no
está justificada por su precio. Como
resultado, el costo de cada nodo sensor
tiene que ser bajo. Para ser factible el
costo de un nodo sensor por regla es
mucho menor a $1 americano para una
red de sensores.
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FACTORES DE DISEÑO
• Conformación de hardware - Un nodo sensor está
compuesto de cuatro componentes básicos:
Unidad sensora, Unidad de proceso, Unidad de
transmisor-receptor y una Unidad de potencia.
• Las unidades sensoras están usualmente,
compuestas de dos subunidades: los sensores y
los conversores analógico-digitales (ADCs). Las
señales analógicas captadas por el sensor que
se basan en el fenómeno observado son
convertidas a señales digitales por el ADC, y
entonces alimentadas a la unidad de
procesamiento. La unidad de proceso, es
generalmente asociada con una pequeña unidad
de almacenamiento, maneja los procedimientos
que hace que el nodo sensor colabore con los
otros nodos para llevar a cabo la tarea sensora
asignada.
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FACTORES DE DISEÑO
• Topología de la red de sensores
De cientos a varios miles de
nodos se despliegan a lo largo
del campo de los sensores.
Ellos se colocan rígidos de pie
al alcance de otros sensores. La
densidad de nodos pueden ser
tan alta como 20 nodos/m3.
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FACTORES DE DISEÑO
• El ambiente – Los nodos sensores son
densamente desplegados muy
íntimamente o directamente dentro de un
fenómeno a ser observado. Por
consiguiente, ellos normalmente trabajan
desatendidos en áreas geográficas
remotas. Pueden estar trabajando en el
interior de maquinaria grande, al fondo de
un océano, en un campo contaminado
biológica o químicamente, en un campo de
batalla más allá de las líneas enemigas y
en una casa o edificio grande.
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FACTORES DE DISEÑO
• Medios de transmisión- En este caso el
medio físico es el aire. La transmisión se
obtiene por radio, infrarrojo, o medios de
comunicación ópticos.
• Mucho del hardware actual para nodos de
sensores está basado en diseño de
circuitos de RF.
• La comunicación infrarroja es de licencia
libre y robusta a la interferencia de los
dispositivos electrónicos. Los
transmisores-receptores basados en
infrarrojos son más baratos y más fáciles
de construir. Otro desarrollo interesante es
el sistema de comunicación óptico para la
transmisión. El infrarrojo y el sistema
óptico requieren una línea de vista entre
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transmisor y receptor.
FACTORES DE DISEÑO
• El consumo de potencia - El nodo sensor
inalámbrico, mientras sea un dispositivo
microelectrónico, sólo puede equiparse
con una fuente de poder limitada (<0.5 Ah,
1.2 V). En algunas partes de la aplicación,
los requerimientos de recursos de
potencia podrían ser imposibles. Por
consiguiente, el nodo sensor tiene una
dependencia fuerte del consumo de
potencia de la batería. Los desperfectos de
nodos pueden causar que cambie
significativamente la topología. Tiene
importancia adicional, la conservación de
la potencia y direccionalidad.
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PILA DE PROTOCOLOS
LA CAPA FÍSICA
• La capa física es responsable de la
selección de frecuencia, generación de
frecuencia de portadora, detección de
señal, modulación, y encriptamiento de los
datos. Así, los 915 MHz en la banda (ISM)
se ha sugerido ampliamente para las redes
de sensores. La opción de un esquema de
modulación bueno es crítica para la
comunicación fiable en una red de
sensores.
• UWB Ultra Wideband emplea la
transmisión de pulsos en banda base y es
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adecuado para eliminar el multipath.
PILA DE PROTOCOLOS
LA CAPA ENLACE DE DATOS
• La capa de enlace de datos es
responsable de la multiplexación del
flujo de datos, así como detección
de trama de datos, acceso al medio
y control de errores. Asegura
conexiones fiable punto a punto y
punto multipunto en una red de
comunicaciónes.
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PILA DE PROTOCOLOS
CAPA RED
• La capa red en las redes de sensores normalmente
se diseña según los siguientes principios :
• La eficiencia de potencia siempre es una
consideración importante.
• Agregar Datos sólo es útil cuando no impide el
esfuerzo colaborador de los nodos sensores.
• Otra función importante de la capa red es
proporcionar a las redes externas internetworking
con otras redes de sensores.
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PILA DE PROTOCOLOS
CAPA TRANSPORTE
• Esta capa se necesita sobre
todo cuando el sistema va a ser
accedido a través del Internet u
otras redes externas.
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PILA DE PROTOCOLOS
CAPA APLICACIÓN
• Principalmente se utilizan tres
protocolos para capa aplicación que
son Protocolo de administración
sensorial (SMP), Protocolo de
Anuncio de Datos y Asignación de
Tarea (TADAP), y Protocolo de
Diseminación de Datos y Requisitos
del Sensor (SQDDP).
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CONCLUSIONES:
• La flexibilidad, tolerancia de errores,
alta fidelidad sensorial, bajo costo, y
las características de rapidez de
respuesta de una red de sensores
crean nuevas e interesantes áreas
de aplicación remota.
• En el futuro, la amplia gama de
áreas de aplicación hará que el
sensor conecte una red sensorial
que será parte integral de nuestras
vidas.
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CONCLUSIONES:
• La realización de redes de sensores necesita
satisfacer los requerimientos introducidos
principalmente por factores como la
tolerancia de errores, escalabilidad, costo,
hardware, cambio de la topología, ambiente, y
consumo de potencia. Estos requerimientos
son muy severos y específicos para las redes
de sensores, se requieren de nuevas técnicas
de la gestión de redes inalámbricas ad hoc.
• Las redes de sensores sin cable son redes de
nano aparatos autónomos capaces de una
comunicación sin cable y suponen uno de los
avances tecnológicos más investigados en la
actualidad.
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CONCLUSIONES:
• La diferencia entre los sensores que todos
conocemos y la nueva generación de redes de
sensores sin cable es que estos últimos son
inteligentes (es decir, capaces de poner en
marcha una acción según la información que
vayan acumulando) y no son limitados por un
cable fijo.
• Bluetooth y la red móvil ad hoc son el par más
íntimo a las redes de sensores.
• La similitudes de las redes de sensores con Zig
bee son que ambos tienen dispositivos de baja
potencia y sus áreas de acción son
relativamente pequeñas, generalmente menores
que en Wi Fi.
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GRACIAS
POR SU ATENCION
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